Каква е връзката между HCMOS и LVCMOS?
От гледна точка на еволюцията и таксономията на технологията на интегралните схеми, CMOS, HCMOS и LVCMOS нямат проста паралелна или заместваща връзка. Вместо това те образуват йерархична система, която е категоризирана въз основа на различни измерения и припокривания на характеристики.
Основната връзка може да се дефинира по следния начин: LVCMOS не е следващото-поколение наследник на HCMOS, а по-скоро основен клон, класифициран от „напреженовата област“. По отношение на производителността модерните LVCMOS устройства са напълно надминали ранните HCMOS устройства. Двете принадлежат към концепции в различни измерения и са силно интегрирани в съвременните технологии.
1. Основна основа: CMOS технология
CMOS технологията служи като основа за всички следващи варианти. Неговата дефинираща характеристика е използването на допълващи се P-MOS и N-MOSFET за формиране на инвертори или други логически портове, постигайки теоретично нулева статична консумация на енергия. Всички HCMOS и LVCMOS устройства, обсъдени тук, споделят тази основна характеристика.
2. Технологична еволюция, базирана на поколения производителност (първично измерение)
Това измерение се класифицира по време и производителност, отразявайки напредъка в производствените процеси.
Традиционен CMOS (напр. серия 4000)
Характеристики: Възприема производствени процеси в ранен-етап с големи размери на елементите и висок паразитен капацитет. Той предлага широк диапазон на работно напрежение (3–15 V), но страда от дълги закъснения на разпространение (от порядъка на ~100ns), ниска скорост и слаба способност за задвижване на изхода.
HCMOS (високо{0}}скоростен CMOS)
Характеристики: Чрез пропорционално намаляване на размерите на транзистора, паразитният капацитет и капацитетът на затвора на устройствата са значително намалени. Това подобрение съкращава драстично забавянето на разпространението (до порядъка на ~10ns), като същевременно поддържа ниска статична консумация на енергия. Неговата способност за задвижване на продукцията също е значително подобрена.
Академично позициониране: HCMOS представлява исторически технологичен възел. Той отбеляза точката, в която CMOS технологията постигна и надмина скоростта на основната TTL логика по това време, установявайки всеобхватните предимства на CMOS както в производителността, така и в консумацията на енергия. Негов типичен представител е серията 74HC, управлявана от 5V-. Трябва да се отбележи, че HCMOS е съкращението от High-Speed CMOS, а не High-Voltage CMOS. В практическите приложения терминът CMOS с високо-напрежение се използва рядко; ако е необходимо, трябва да се съкрати като HVCMOS.
3. Класификация на архитектурата въз основа на захранващото напрежение (друго кръстосано-измерение)
Това измерение е стандартизирано според захранващото напрежение и се припокрива с измерението,-базирано на производителността.
5V CMOS
Включва ранните традиционни CMOS и повечето HCMOS устройства (напр. серия 74HC). Това беше първият широко стандартизиран домейн на напрежение.
CMOS с ниско-напрежение
Определение: Общ термин за всички фамилии CMOS логика с работни напрежения, значително по-ниски от стандарта 5V. Неговото развитие се ръководи основно от динамична оптимизация на консумацията на енергия, тъй като динамичната консумация на енергия на една верига е пропорционална на квадрата на захранващото напрежение.
Подкатегории: LVCMOS е допълнително подразделен по напрежение, за да формира серия от стандарти:
3.3V (LVCMOS): напр. серия 74LVC
2,5 V, 1,8 V, 1,5 V, 1,2 V и т.н.: С напредването на процесните възли работните напрежения продължават да намаляват.
Присъединяване и съвременна интеграция
Историческо подчинение: В историята на технологичното развитие HCMOS (напр. 74HC) е подклас на производителността на CMOS технологията.
Напречно{0}}измерно припокриване: HCMOS (подчертаване на скоростта) и LVCMOS (подчертаване на напрежението) са концепции, базирани на различни критерии за класификация. Един чип може да принадлежи към двете категории едновременно.
Например, серията 74HC е 5V HCMOS.
Серията 74LVC е 3,3 V LVCMOS, докато скоростта й като цяло надвишава тази на серията 74HC. По този начин 74LVC е едновременно LVCMOS и напълно отговаря на характеристиката „високо-скорост“.
Съвременна интеграция и еволюция на терминологията:
В днешните субмикронни и дълбоко-субмикронни CMOS процеси ниското напрежение се е превърнало в предпоставка за постигане на висока скорост и ниска консумация на енергия. Следователно всички новоразработени CMOS интегрални схеми по своята същност са с „ниско-напрежение“.
„Висока-скорост“ вече не е етикет, който е само за конкретна продуктова серия, а универсална характеристика на съвременната CMOS технология. В академичните и инженерните практики терминът „HCMOS“ често се използва за обозначаване като цяло на всички високо{2}}производителни CMOS схеми, базирани на съвременни процеси, и по-голямата част от тези схеми попадат в категорията на LVCMOS.
В съвременен контекст:
CMOS: Като общ термин за технологията, в изходните сигнали на кристален осцилатор, той конкретно се отнася до изходен сигнал с правоъгълна вълна-.
HCMOS: В широкия си смисъл описва високо{0}}характеристиките на производителност на съвременните CMOS схеми.
LVCMOS: Той ясно определя електрическия стандарт за ниско работно напрежение.
Следователно, когато се описва „3,3 V, високо{1}}скоростен CMOS сигнал“, по-точният академичен израз е: Този сигнал отговаря на електрическия стандарт LVCMOS (напр. LVC) и проявява високо{4}}скоростните характеристики на съвременните CMOS процеси. Като забележителна технология, основното наследство на HCMOS-подобряването на производителността чрез мащабиране на процеси-е наследено и надминато от всички съвременни LVCMOS технологии. Двете концепции принадлежат към различни измерения на теория и са напълно интегрирани в практически приложения.